汤爱君　李同　王红梅　王洪祥

摘 要 近年来，由于航空、航天等科技的飞速发展，钛合金的微加工，特别是微铣削引起了研究人员的高度重视。当铣削微米尺寸的特征时，该工艺与传统铣削不同。因此，这个过程必须进行广泛的分析。首先，本文介绍了微铣削的主要特点，如尺度效应。之后，报道了钛合金微铣削的最新趋势。主要介绍了一些关于微铣削重要课题的研究综述。这些研究分为诸如表面完整性，切削刀具，有限元方法，工艺优化等主题。

关键词 钛合金 微铣销 刀具 有限元方法

0引言

目前的行业需要发展技术来制造高精度高质量微米或纳米尺寸的部件。这就促进了多种不同技术的发展，如微加工。在微加工中，零件的尺寸在千分尺范围内（1-999微米），因此出现新的挑战，例如尺度效应。

众所周知，目前在航空，汽车和医疗等领域中使用钛合金是最常用的Ti-6Al-4V合金。这种合金属于%Z+%[族，它的性质（低密度，低腐蚀等级，高强度，良好的耐热性和耐化学性）使其适用于广泛的应用。然而，由于其硬度与刀具的硬度相似，加工困难，并且其低导热性使得难以从切削区域散热。

在本文中，介绍了微铣削的主要特点。之后，报道了钛合金微铣削的最新趋势。特别是诸如表面完整性，工具，冷却/润滑系统，有限元方法，过程优化和监测等主题的研究。

1钛合金微铣削的主要研究课题

1.1表面完整性

微铣削提供了高质量的加工表面，包括低表面粗糙度或减少波形起伏。当进行钛及其合金的微铣削时，应该考虑材料的特性，例如其低导热率。这种性质引起温度升高，加速刀具磨损。钛的硬度也应考虑，因为它会影响切削力和表面粗糙度。此外，加工条件对于获得预期的表面粗糙度起着重要作用。Baldo等人研究了Ti-6Al-4V合金的微铣削，确定切削速度的增加和进给速率的降低对于减小表面粗糙度是有利的。在Ti-6Al-4V合金的微铣削中，Kuram和Ozcelik确定了主轴转速是如何影响表面粗糙度的，使加工精度从0.06到0.16微米。

1.2切削工具

由于刀具的高磨损，对钛合金进行机加工和微加工时，适当选择切削刀具尤为重要。刀具材料的选择，足够的涂层和合适的刀具几何形状可以延长刀具寿命并改善过程的结果。赵等人已经确定了刀具失效微裂纹的主要来源以及由于制造过程在表面层中存在残余应力。Schueler等人使用直径在7和100%em之间的微粒碳化钨制作直径为48%em的微型立铣刀。微型刀具无涂层以保持刀刃尽可能锐利。由于钛加工过程中的化学反应，金刚石刀具不适用。微研磨工艺可以制造直径小至7微米，高纵横比的微型刀具，以获得仅带有单个排屑槽的立铣刀，并获得正的楔角和6暗暮蠼恰4锏桨刖兜陀？.1%em的切削刃的高锐度和精确的拐角。

1.3有限元法（FEM）

有限元法（FEM）已被广泛用于模拟加工过程，结果、过程不需要进行实验即可获得，FEM也被用于微铣削。例如，模拟毛刺形成，切削区域的温度分布或刀具磨损。Thepsonthi等人使用有限元分析未涂层和cBN涂层工具的研究。使用拉格朗日（Deform-2D）软件在Ti-6Al-4V合金的微铣削中进行热机械分析，以预测切屑形成、切削力、温度和磨损率。研究的主要结论之一是切削力主要受边缘半径和每齿进给量的影响。此外，与无涂层WC/ Co工具相比，使用cBN涂层刀具产生更低的切削温度，更高的切削力和更低的刀具磨損。

1.4流程优化

为了优化Ti-6Al-4V合金微铣削加工参数，已经开发了不同的模型。这些加工参数包括刀具的材料及其几何形状，主轴转速，进给速率或切削深度。Kuram和Ozcelik 分析了刀具路径和加工条件对Ti-6Al-4V合金微铣削刀具磨损、表面粗糙度和切削力的影响。使用直径400%em的工具，两个切削刃和20奥菪恰4送猓髦嶙俸兔砍萁恳膊煌治隽巳值毒呗肪叮荷仙陆岛颓邸6杂谏仙椭中蔚毒呗肪叮约懊扛鱿陆档毒呗肪兜闹髦崴俣群徒浚褂酶咧髦嶙俸兔砍莸徒炕竦米罴呀峁？

2结论

本文讨论的是一个对工业和研究界非常重要的话题。微型制造业重要性不言而喻，因为微型产品的市场需求非常高。由于工艺的特殊性，为了获得足够的表面完整性和高生产率，应该对其进行准确的评估。

参考文献

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